JPH11101625A - 空間周波数分析による破面解析方法 - Google Patents

空間周波数分析による破面解析方法

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JPH11101625A
JPH11101625A JP9259920A JP25992097A JPH11101625A JP H11101625 A JPH11101625 A JP H11101625A JP 9259920 A JP9259920 A JP 9259920A JP 25992097 A JP25992097 A JP 25992097A JP H11101625 A JPH11101625 A JP H11101625A
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fracture surface
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Abstract

(57)【要約】 【課題】レーザー顕微鏡などにより数値化されたき裂破
面形状を、空間周波数分析することにより、損傷モード
や荷重(ΔK)などを推定することが出来る方法を提供
することを目的とする。 【解決手段】本発明にに係る空間周波数分析による破面
解析方法は、(A)き裂破面をレーザ顕微鏡により計測
し、(B)計測されたき裂破面形状の空間周波数を分析
して、その空間周波数特性を見いだし、(C)前記空間
周波数特性を、実機と同一材料による標準的な試験(疲
労試験、引張試験、破壊靭性試験、き裂伝播試験、クリ
ープ試験等)から得られる試験片破面の空間周波数特性
と比較し、(D)前記空間周波数特性の比較により、破
面の損傷モードを特定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はき裂の破面解析方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】損傷事故の際には、損傷モード(疲労、
脆性・延性破壊、腐食、材料欠陥の有無等)及びき裂起
点を特定するために、破面解析が実施されている。従来
の破面解析方法は、破面を光学顕微鏡や電子顕微鏡によ
り観察を行い、定性的な判断を下すというものである。
また、ストライエーションと呼ばれる疲労によって生じ
る縞模様の間隔から、き裂進展速度や作用応力の推定を
行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
は、次のような問題がある。 (1)実機の損傷破面にはストライエーションなどの特
徴的な模様が見られない場合が多い。 (2)そのため、損傷モードさえも判断を下すことが困
難となるケースが多々生じている。本発明は、これらの
問題を解決することができる装置を提供することを目的
とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
(第1の手段)本発明に係る空間周波数分析による破面
解析方法は、(A)き裂破面をレーザ顕微鏡により計測
し、(B)計測されたき裂破面形状の空間周波数を分析
して、その空間周波数特性を見いだし、(C)前記空間
周波数特性を、実機と同一材料による標準的な試験(疲
労試験、引張試験、破壊靭性試験、き裂伝播試験、クリ
ープ試験等)から得られる試験片破面の空間周波数特性
と比較し、(D)前記空間周波数特性の比較により、破
面の損傷モードを特定することを特徴とする。
【0005】すなわち、本発明方法は、 (1)レーザー顕微鏡などにより数値化されたき裂破面
形状を、空間周波数分析することにより、損傷モードに
よって異なる破面の微視的凹凸を、その大きさ毎に抽出
する。 (2)そして、得られた空間周波数特性を、荷重や損傷
モードが既知な試験片の破面の空間周波数特性と比較す
ることにより、損傷モードや荷重(ΔK)などを推定す
ることを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)本発明の第1の実施の形態を図1
〜図3に示す。図1は、空間周波数分析による破面解析
法のフローチャートを示す図。
【0007】図2は、破面形状の空間周波数特性の説明
図。図3は、本本発明方法による破面解析の具体例を示
す図である。図1に基づき、本発明による破面解析方法
法を説明する。
【0008】まず、き裂破面の微視的凹凸形状を共焦点
型レーザー顕微鏡により計測する。そして、数値化され
た破面形状を高速フーリェ変換法(以下FFT法とい
う。FFTとはFast Fourier Trans
form、のことをいう)等により空間周波数分析し、
その形状の空間周波数特性を見いだす。
【0009】次に、実機と同一材料による標準的な試験
(疲労試験、引張試験、破壊靭性試験、き裂伝播試験、
クリープ試験等)から得られる試験片破面の空間周波数
特性と比較することにより、最も実機破面に近い空間周
波数特性を有する試験片破面を選別する。
【0010】これより実機のき裂破面が、脆性・延性、
高・低サイクル疲労、クリープなどのどの損傷モードに
よるものかを特定することができる。また、対応する試
験片の試験条件(荷重、環境)から、実機のき裂の荷重
・環境も推定することも可能である。
【0011】したがって、次のように作用する。き裂が
伝播する場合、き裂先端部には必ず非弾性変形域を形成
しつつ伝播するため波面には損傷プロセスに対応したミ
クロな凹凸の痕跡が残されているのものと考えられる。
【0012】図2に破面形状を空間周波数分析して得ら
れる空間周波数特性の模式図を示す。グラフの横軸は、
空間周波数(1/波長)であり、大きくなるに従い(波
長の)小さな凹凸を示している。
【0013】グラフの縦軸は、パワースペクトル密度で
あり、凹凸の高さ(波の振幅)を示している。図2か
ら、分析した破面がどのような凹凸から成るのか知るこ
とができる。
【0014】具体的には、空間周波数の小さな領域は破
面のマクロ的な凹凸や結晶粒を示し、空間周波数が大き
くなるに従い、ディンプルやストラーエーションといっ
た破面模様、さらには定性的には識別不可能な、微視的
な凹凸形状を示している。
【0015】図3に本発明方法による破面解析の具体例
を示す。実機のき裂破面の空間周波数分析結果と、き裂
伝播試験片および高サイクル疲労試験片の破面の空間周
波数特性を比較した場合、き裂伝播試験片に近い事が分
かる。また、最も近い空間周波数特性を示すき裂伝播試
験片の試験条件から、荷重(応力拡大係数範囲ΔK)を
推定することもできる。
【0016】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 (1)レーザー顕微鏡などにより数値化されたき裂破面
形状を、空間周波数分析することにより、損傷モードに
よって異なる破面の微視的凹凸を、その大きさ毎に抽出
し、 (2)得られた空間周波数特性を、荷重や損傷モードが
既知な試験片の破面の空間周波数特性と比較することに
より、損傷モードや荷重(ΔK)などを推定することが
出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る空間周波数分
析方法による破面解析法のフローチャート。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る方法による破
面形状の空間周波数特性の説明図。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係る方法による破
面解析の具体例を示す図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)き裂破面をレーザ顕微鏡により計測
    し、(B)計測されたき裂破面形状の空間周波数を分析
    して、その空間周波数特性を見いだし、(C)前記空間
    周波数特性を、実機と同一材料による標準的な試験(疲
    労試験、引張試験、破壊靭性試験、き裂伝播試験、クリ
    ープ試験等)から得られる試験片破面の空間周波数特性
    と比較し、(D)前記空間周波数特性の比較により、破
    面の損傷モードを特定することを特徴とする空間周波数
    分析による破面解析方法。
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